Universitat Ramon Llull
Pou Ibar, Josep Oriol
Díaz Ferrero, Jordi
2023-06-08
164 p.
Universitat Ramon Llull. IQS
La producció de Residu Sòlid Urbà (RSU) no ha parat d’incrementar en els últims 20 anys a la major part de països de la UE. La seva gestió, adoptant la filosofia de l’Economia Circular que ha promogut la UE, és un dels reptes ambientals que la societat ha de resoldre en els propers anys. Des de la declaració de l’abocament de residus com a última opció de gestió i, en la mesura del possible, opció a evitar, l’ús d’incineradores de RSU amb recuperació d’energia ha anat agafant protagonisme com a mesura de gestió de residus. La formació de dibenzo-p-dioxines i dibenzofurans policlorats (PCDD/Fs) es considera com un dels problemes ambientals relacionats amb la incineració de RSU. Aquesta família de molècules, que han estat identificades com extremadament tòxiques, són complexes d’analitzar en continu en temps real durant el procés d’incineració i de neteja de gasos d’escapament. És per això que les filosofies de control són difícils d’optimitzar considerant la reducció d’emissió d’aquests contaminants. Aquesta investigació estableix un model matemàtic capaç de predir l’emissió atmosfèrica de PCDD/Fs en processos d’incineració, basada en variables de procés com la temperatura, el contingut d’oxigen, la composició del residu o el contingut en clor i metalls. Aquest model combina un model cinètic de formació de PCDD/Fs amb un model del procés d’incineració (usant ASPEN HYSYS) que determina tot el balanç de matèria i energia; convertint així la quantitat de PCDD/Fs generades (en massa per massa de residu incinerada) en un valor d’emissió atmosfèrica (en massa de contaminant per volum de gas de combustió emès en condicions normals). Amb l’objectiu de simplificar aquest model, la quantitat de congèneres de PCDD/F inclosos al model es redueix a només aquells als que la seva formació es considera linealment independent. Aquest estudi es realitza amb un conjunt de dades d’emissions industrials, i després es revisa, i els paràmetres del model obtingut es reajusten i es validen estadísticament amb una mescla de dades d’origen industrial i d’experimentació en laboratori.
La producción de Residuo Sólido Urbano (RSU) no ha cesado en su incremento, en los últimos 20 años, en la mayor parte de países de la UE. Su gestión, adaptada a la filosofía de la Economía Circular que ha adoptado la UE, es uno de los retos ambientales más significativos que la sociedad deberá resolver en los próximos años. Desde que el vertido de residuos ha sido claramente definido como la última opción de gestión, e incluso señalada como una opción a evitar, el uso de incineradoras de RSU con recuperación de energía han ido ganando protagonismo como medida de gestión de residuos. La formación de dibenzo-p-dioxinas y dibenzofuranos policlorados (PCDD/Fs) se considera como uno de los problemas ambientales relacionados con la incineración de RSU. Esta familia de moléculas, que han sido identificadas como extremadamente tóxicas, son complejas de analizar en continuo durante el proceso de incineración y lavado de gases. Es por esto que las filosofías de control son difíciles de optimizar considerando la reducción de la emisión de estos contaminantes. En esta investigación se establece un modelo matemático que estima la emisión atmosférica de PCDD/Fs en procesos de incineración, basada en variables de proceso como la temperatura, el contenido de oxígeno, la composición del residuo o el contenido en cloro y metales. Este modelo combina un modelo cinético de formación de PCDD/Fs y un modelo del proceso de incineración (usando ASPEN HYSYS) que determina todo el balance de materia y energía; convirtiendo así la cantidad de PCDD/Fs generadas (en masa de contaminante por masa de residuo incinerado) en un valor de emisión atmosférica (en masa de contaminante por volumen de gas de combustión emitido en condiciones normales). Con el objetivo de simplificar este modelo, la cantidad de congéneres de PCDD/F incluidos en el modelo se reduce a solamente aquellos cuya formación se considera linealmente independiente. Este estudio se realiza con un conjunto de datos de emisiones industriales, y luego se revisa, y los parámetros del modelo se reajustan y validan estadísticamente, con una mezcla de datos de origen industrial y de experimentación en laboratorio.
Municipal Solid Waste (MSW) generation has been increasing in the last 20 years in most countries in the EU. Its management, under the philosophy of the Circular Economy that the EU has adopted, is an important environmental challenge that the society must solve in the years to come. Since landfilling has been clearly stated as the last option to implement, and promoted to avoid, the use of MSW incinerators with energy recovery has been continuously increasing. The formation of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs) has been identified as one of the environmental issues related to MSW incineration. This family of molecules, which are demonstrated to be extremely toxic, are complex to monitor in real time during the execution of the incinerating process and the flue-gas cleaning. Thus, it is difficult to establish a control philosophy on the furnace parameters and the flue-gas cleaning system that optimizes its capture and reduces its formation. This investigation establishes a mathematical model capable to predict the atmospheric emission of PCDD/Fs of a waste incineration process, based on process variables such as temperature, oxygen content, waste composition and chlorine and metals content. This model combines a kinetic model of formation of PCDD/Fs with a process model (using ASPEN HYSYS) that is able to determine all of the heat and material balance and convert the PCDD/Fs formation (in mass production per mass of waste incinerated) to an atmospheric emission (in mass production per volume flow of flue-gas at normal conditions). In order to optimize this model, the number of PCDD/F congeners included in the model are reduced to only those whose formation is considered as linearly independent. This study is performed with a set of industrial data. The parameters of the model obtained were reviewed and statistically validated and determined with a mixture of industrial and laboratory-scale data.
Dioxines i Furans; Cinètica de reacció; Emissions atmosfèriques; Simulació de Processos; Models matemàtics; Formació de contaminants
504 – Environmental sciences; 614 - Public health and hygiene. Pollution. Accident prevention; 62 - Engineering; 66 - Chemical technology. Chemical and related industries. Metallurgy
Enginyeria, indústria i construcció
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
